氧化鎵：從 2023 年開始實際使用 SBD！
– 在“Bariga 性能特徵”和“導通電阻值”方面優於 SiC –
碳化矽功率半導體：
-可大電流、高耐壓工作的SiC-
功率半導體SiC有望在未來發揮主導作用。
它已經在“電動汽車、鐵路和太陽能發電的逆變器”中普及。
可能威脅到這種 SiC 的存在已經出現。
它是氧化鎵 (Ga2O3)（圖 1）
氧化鎵（Ga2O3）：
-使用氧化鎵的功率半導體器件-
以接替SiC為目標的“超寬帶隙（UWBG）半導體”
UWBG半導體中，產業化進展最快。
2010：
開始認真研究氧化鎵在功率半導體中的應用。
2022：
計劃量產肖特基勢壘二極管 (SBD)。
2023:
配備該 SBD 的空調將投放市場。
消費類電源對 PFC（功率因數校正）電路有著強烈的需求。
新型晶體技術
CEO 倉田明人
– 開發β-氧化鎵功率半導體基板和器件 –
氧化鎵器件：
與碳化矽相比，
“功率損耗減少到三分之一。”
“價格將是芯片級別的1/3。”
目前正在進行可靠性驗證。
“面向實際應用的基礎研究”將在兩年後結束。
FLOSFIA（京都市）
行政總裁 日良俊美
– 開發α-氧化鎵功率半導體基板和器件 –
2030年作為“EV電機驅動逆變器”搭載。
傳統的：
從開始考慮將其應用於汽車用了五年時間。
這些日子：
新設備的採用正在加速。
特別是，新進入者正在迅速進入市場。
氧化鎵功率半導體特點：
– 作為功率半導體器件材料優於SiC –
對於功率器件用氧化鎵，
根據晶體結構的不同，有α和β。
在表示功率器件性能的指標“bariga performance characteristics”方面，兩者均優於 SiC。
“Baliga性能特點”：
特別是，
在α氧化鎵的情況下，約為矽（Si）的6000倍，
在β-氧化鎵的情況下，它大約是矽（Si）的3,000倍。
與 SiC 相比，性能高出數倍以上（表 1）。
它可以處理“比 SiC 更高的電流和電壓”。
“導通電阻值”：
在相同電壓下工作時，
β-氧化鎵的導通電阻是“碳化矽的十分之一”（圖2）。
日經交叉技術 (xTECH)
https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/02262/121400006/
Oxyde de gallium : Utilisation pratique du SBD dès 2023 !
– Surpasse le SiC dans les “caractéristiques de performance Bariga” et la “valeur de résistance à l’allumage” –
Semi-conducteurs de puissance SiC :
-SiC pouvant fonctionner avec un courant important et une tension de tenue élevée-
Le semi-conducteur de puissance SiC devrait jouer un rôle de premier plan à l’avenir.
Il se répand déjà dans “les véhicules électriques, les chemins de fer et les onduleurs pour la production d’énergie solaire”.
Une existence qui peut menacer ce SiC a émergé.
C’est de l’oxyde de gallium (Ga2O3) (Fig. 1)
Oxyde de gallium (Ga2O3) :
-Dispositifs semi-conducteurs de puissance utilisant de l’oxyde de gallium-
Les « semi-conducteurs à ultra-large bande interdite (UWBG) » pour succéder au SiC
Parmi les semi-conducteurs UWBG, l’industrialisation progresse le plus rapidement.
2010 :
La recherche sur l’application de l’oxyde de gallium aux semi-conducteurs de puissance a commencé sérieusement.
2022 :
La production en série de diodes à barrière Schottky (SBD) est prévue.
2023 :
Un climatiseur équipé de ce SBD sera mis sur le marché.
Il existe une forte demande de circuits PFC (Power Factor Correction) pour les alimentations grand public.
nouvelle technologie cristalline
Akito Kuramata, PDG
– Développement de substrats et de dispositifs semi-conducteurs de puissance à l’oxyde de β-gallium –
Appareil à l’oxyde de gallium :
Par rapport au SiC,
“La perte de puissance est réduite d’un tiers.”
“Le prix sera de 1/3 au niveau de la puce.”
La vérification de la fiabilité est actuellement en cours.
“La recherche fondamentale pour l’application pratique” se terminera dans deux ans.
FLOSFIA (Ville de Kyoto)
Toshimi Hitora, PDG
– Développement de substrats et de dispositifs semi-conducteurs de puissance à base d’oxyde de gallium alpha –
En 2030, il sera installé en tant qu'”onduleur de motorisation EV”.
Conventionnel:
Il a fallu cinq ans à partir du début de la réflexion pour l’adopter dans les voitures.
ces jours-ci:
L’adoption de nouveaux appareils s’accélère.
En particulier, de nouveaux entrants arrivent rapidement sur le marché.
Caractéristiques du semi-conducteur de puissance à l’oxyde de gallium :
– Mieux que SiC comme matériau de dispositif semi-conducteur de puissance –
Pour l’oxyde de gallium pour les appareils de puissance,
Il y a α et β en fonction de la différence de structure cristalline.
Tous deux surpassent le SiC en termes de “caractéristiques de performance bariga”, un indice qui indique les performances des dispositifs de puissance.
“Caractéristiques de performance Baliga”:
En particulier,
Dans le cas de l’oxyde de gallium alpha, il est environ 6000 fois celui du silicium (Si),
Dans le cas de l’oxyde de β-gallium, elle est environ 3 000 fois celle du silicium (Si).
Par rapport au SiC, les performances sont plus de plusieurs fois supérieures (tableau 1).
Il peut gérer “un courant et une tension plus élevés que SiC”.
“Valeur de résistance à l’allumage”:
Lorsqu’il fonctionne à la même tension,
La résistance à l’état passant de l’oxyde de β-gallium est “un dixième de celle du SiC” (Fig. 2).
Nikkei CrossTech (xTECH)
Galliumoxid: Praktischer Einsatz von SBD ab 2023!
– Übertrifft SiC in “Bariga-Leistungsmerkmalen” und “On-Widerstandswert” –
SiC-Leistungshalbleiter:
-SiC, das mit großem Strom und hoher Spannungsfestigkeit betrieben werden kann-
Leistungshalbleiter SiC wird in Zukunft voraussichtlich eine führende Rolle spielen.
Es breitet sich bereits in „EVs, Eisenbahnen und Wechselrichtern für die Solarstromerzeugung“ aus.
Eine Existenz, die dieses SiC bedrohen könnte, ist entstanden.
Es handelt sich um Galliumoxid (Ga2O3) (Abb. 1)
Galliumoxid (Ga2O3):
-Leistungshalbleiterbauelemente mit Galliumoxid-
“Ultra-Wide Bandgap (UWBG)-Halbleiter” mit dem Ziel, SiC nachzufolgen
Bei den UWBG-Halbleitern schreitet die Industrialisierung am schnellsten voran.
2010:
Die Erforschung der Anwendung von Galliumoxid für Leistungshalbleiter begann ernsthaft.
2022:
Die Massenproduktion von Schottky-Dioden (SBD) ist geplant.
2023:
Eine mit diesem SBD ausgestattete Klimaanlage wird auf den Markt gebracht.
Es besteht eine starke Nachfrage nach PFC-Schaltungen (Power Factor Correction) für Verbraucherstromversorgungen.
neuartige Kristalltechnologie
Akito Kuramata, CEO
– Entwicklung von β-Galliumoxid-Leistungshalbleitersubstraten und -geräten –
Galliumoxid-Gerät:
Verglichen mit SiC,
“Die Verlustleistung wird auf ein Drittel reduziert.”
“Der Preis wird 1/3 auf Chip-Ebene betragen.”
Die Zuverlässigkeitsüberprüfung wird derzeit durchgeführt.
„Grundlagenforschung für die Praxis“ endet in zwei Jahren.
FLOSFIA (Kyoto-Stadt)
Toshimi Hitora, CEO
– Entwicklung von Alpha-Galliumoxid-Leistungshalbleitersubstraten und -geräten –
Im Jahr 2030 wird er als „EV Motor Drive Inverter“ installiert.
Konventionell:
Es dauerte fünf Jahre von Beginn der Überlegungen an, um es in Autos einzuführen.
heutzutage:
Die Einführung neuer Geräte beschleunigt sich.
Vor allem Neueinsteiger drängen schnell auf den Markt.
Eigenschaften von Galliumoxid-Leistungshalbleitern:
– Besser als SiC als Material für Leistungshalbleiter –
Für Galliumoxid für Leistungsgeräte,
Abhängig vom Unterschied in der Kristallstruktur gibt es α und β.
Beide übertreffen SiC in Bezug auf die “Bariga-Leistungsmerkmale”, ein Index, der die Leistung von Leistungsgeräten angibt.
“Baliga-Leistungsmerkmale”:
Im Speziellen,
Bei Alpha-Galliumoxid ist es etwa das 6000-fache von Silizium (Si),
Bei β-Galliumoxid beträgt sie etwa das 3.000-fache von Silizium (Si).
Im Vergleich zu SiC ist die Leistung mehr als um ein Vielfaches höher (Tabelle 1).
Es kann “höhere Ströme und Spannungen als SiC” verarbeiten.
„Einschaltwiderstandswert“:
Bei Betrieb mit gleicher Spannung
Der On-Widerstand von β-Galliumoxid beträgt „ein Zehntel von SiC“ (Bild 2).
Nikkei Cross Tech (xTECH)